KR100548311B1 - Transmission diversity apparatus and method for mobile communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치와 방법에 관한 것으로, 수신 신호를 복호하여 SNR을 통해 순방향 채널 상태를 추정하는 수신기와; 상기 추정된 순방향 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 선택하고, 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하고, 서로 직교인 경로를 통해 송신 데이터가 송신될 수 있도록, 송신 데이터를 코딩하는 송신기를 포함하여 구성하고, 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 송신 안테나 별로 복호하여 SNR을 통해 순방향 채널 상태를 추정하는 과정과; 추정된 순방향 채널 상태에 따라 순방향 채널의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 과정과; 상기 선택된 순방향 채널의 코딩 형태와 변조 방식에 따라 송신 데이터를 코딩 및 변조하는 과정과; 다수의 송신 안테나를 통해 송신 데이터를 송신하는 과정;을 포함하여 이루어짐으로써 달성할 수 있다.The present invention relates to a transmission diversity apparatus and method in a mobile communication system, comprising: a receiver for decoding a received signal and estimating a forward channel state through an SNR; A transmitter that selects an MCS level according to the estimated forward channel state, codes and modulates transmission data of the forward channel according to the selected MCS level, and codes the transmission data so that transmission data can be transmitted through a path orthogonal to each other And a step of estimating a forward channel state through SNR by decoding a received signal received through one receive antenna for each transmit antenna; Selecting a coding type and a modulation scheme of the forward channel according to the estimated forward channel state; Coding and modulating transmission data according to a coding type and a modulation scheme of the selected forward channel; It can be achieved by including; transmitting a transmission data through a plurality of transmit antennas.

Description

이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치와 방법 {TRANSMISSION DIVERSITY APPARATUS AND METHOD FOR MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}Transmission Diversity Apparatus and Method in Mobile Communication System {TRANSMISSION DIVERSITY APPARATUS AND METHOD FOR MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래의 일반적인 이동 통신 시스템의 AMC(Adaptive Modulation Coding) 장치의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of an Adaptive Modulation Coding (AMC) device of a conventional mobile communication system.

도 2는 상기 도1의 AMC 에서 MCS 레벨 선택기의 선택 조건을 설명하기 위한 예시도.2 is an exemplary diagram for explaining a selection condition of an MCS level selector in the AMC of FIG.

도 3은 종래 STTD의 기본적인 동작을 설명하기 위한 예시도.Figure 3 is an exemplary view for explaining the basic operation of the conventional STTD.

도 4는 상기 도3의 STTD에 의한 수신 SNR을 보인 상태도.4 is a state diagram showing a reception SNR by the STTD of FIG.

도 5는 종래 STD의 기본적인 동작을 설명하기 위한 예시도.5 is an exemplary view for explaining the basic operation of the conventional STD.

도 6은 상기 도5의 STD에 의한 수신 SNR을 보인 상태도.FIG. 6 is a diagram illustrating reception SNR by the STD of FIG.

도 7은 본 발명에 따른 AMC에 STTD를 통합하여 구성한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 구성을 보인 블록도.7 is a block diagram showing a configuration of a transmission diversity apparatus in a mobile communication system configured by integrating STTD in AMC according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 AMC에 STD를 통합하여 구성한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 구성을 보인 블록도.8 is a block diagram showing a configuration of a transmission diversity apparatus in a mobile communication system in which STD is integrated with AMC according to the present invention;

도 9는 종래의 AMC 기법에서 FER(Frame Error Rate)과 드루풋(Throughput)를 보인 예시도.FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating a frame error rate (FER) and throughput in a conventional AMC technique. FIG.

도 10은 종래의 다이버시티(Diversity)에 따른 에러성능을 보인 예시도.10 is an exemplary view showing an error performance according to the conventional diversity (Diversity).

도 11은 본 발명에 의해 AMC와 다이버시티(STTD, STD)를 통합하여 구성한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 성능을 보인 예시도.11 is an exemplary view showing the performance of a transmission diversity apparatus in a mobile communication system configured by integrating AMC and diversity (STTD, STD) according to the present invention.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

102,202 : 터보 인코더 103,203 : 채널 인터리버102,202: Turbo Encoder 103,203: Channel Interleaver

104 : 변조기 105 : STTD 인코더104: modulator 105: STTD encoder

106 : 왈쉬 변조기 107,206 : 스크램블러106: Walsh modulator 107,206: scrambler

108,211 : 디스크램블러 109,212 : 왈쉬 복조기108,211: Descrambler 109,212: Walsh demodulator

110 : STTD 디코더 111 : 채널 상태 정보 추정기110: STTD decoder 111: channel state information estimator

112,210 : MCS 레벨 선택기 113,213 : 복조기112,210: MCS level selector 113,213: demodulator

114,214 : 채널 디인터리버 115,215 : 맵(MAP) 디코더
204 : 변조기 205 : 왈쉬 변조기114,214: Channel Deinterleaver 115,215: MAP Decoder
204 modulator 205 Walsh modulator

207 : 안테나 선택부 208 : 채널 보상부
209 : 채널 상태 추정부 211 : 디스크램블러
212 : 왈쉬 복조기 213 : 복조기
214 : 채널 디인터리버 216 : 수신 정보 비트207: antenna selection unit 208: channel compensation unit
209: channel state estimator 211: descrambler
212: Walsh demodulator 213: demodulator
214: channel deinterleaver 216: reception information bits

본 발명은 이동통신 단말기의 순방향 링크 전송률을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 특히 향상된 에러성능과 순방향 링크 전송률을 얻기 위하여, AMC에 개방 루프 기법인 STTD와 폐쇄 루프 기법인 STD를 적용할 수 있는 장치와 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for increasing the forward link rate of a mobile communication terminal, and in particular, to obtain improved error performance and forward link rate, an apparatus capable of applying an open loop scheme STTD and a closed loop scheme STD to AMC; It is about a method.

이동 통신 시스템에서 다양한 멀티미디어 서비스가 요구됨에 따라, 전송 데이터의 대용량화와 데이터 전송 속도의 고속화가 요구된다. 따라서, 한정된 주파수를 효율적으로 사용하여 시스템의 용량을 늘릴 수 있는 방법을 찾는 것이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 또한, 일반적으로 역방향 링크의 경우보다 순방향 링크의 경우가 더 큰 용량이 요구되므로, 순방향 링크의 용량을 늘리는 방법이 많이 제안되고 있다.
적응 변조 코딩(Adaptive Modulation Coding : AMC) 기술(Scheme)은, 순방향 채널 특성을 추정하고 순방향 채널 특성의 변화에 따라 부호화 및 변조 방식을 변화시켜서 제한된 무선 자원의 효율적 이용으로 순방향 링크의 용량을 늘리기 위한 기술이다.
도1은 일반적인 이동 통신 시스템의 적응 변조 코딩 장치의 구성을 보인 블록도이다.
일반적인 이동 통신 시스템의 적응 변조 코딩 장치는, 하나의 수신 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신 신호를 이용하여 순방향 채널 특성을 추정하고 추정된 순방향 채널 특성을 feedback하고 수신 신호를 복조 및 디코딩하는 AMC 수신부와 상기 feedback된 순방향 채널 특성에 따라 변조 코딩 기술(Modulation Coding Scheme; MCS)의 레벨을 선택하고, 선택된 MCS 레벨에 따라 송신 데이터를 코딩 및 변조하는 AMC 송신부를 포함한다.
상기 AMC 수신부는, 하나의 수신 안테나(ANT)를 통해 수신되는 수신 신호를 이용하여 순방향 채널 특성을 추정하고 추정된 순방향 채널 특성을 송신하는 채널 추정기(channel estimator)(5)와; 상기 채널 추정기(5)에서 추정된 순방향 채널 특성에 따라 복조 방식을 검출하고 그 복조 방식에 따라, 상기 수신 신호를 복조하는 복조기(4)와; 상기 복조기(4)에서 복조된 수신 데이터를 채널 deinterleaving하는 채널 디인터리버(7)와; 상기 채널 디인터리버(7)에서 출력되는 수신 데이터를 디코딩하는 디코더(8)를 포함한다.
상기 AMC 송신부는, 상기 AMC 수신부로부터 송신된 순방향 채널 특성에 따라 MCS 레벨을 선택하는 변조 코딩 선택기(MCS selector)(6)와; 상기 MCS 레벨의 해당 부호화율(coding rate)에 따라 송신 데이터를 인코딩하는 인코더(encoder)(1)와; 상기 인코더(1)에서 인코딩된 송신 데이터를 상기 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙(channel interleaving)하는 채널 인터리버(2)와; 상기 채널 인터리버(2)에서 출력된 송신 데이터를 상기 MCS 레벨의 해당 변조 방식에 따라 변조한 후 송신 안테나(ANT)를 통해 송신하는 변조기(3)를 포함한다.
상기 AMC 수신부는 이동국에 구비되고, 상기 AMC 송신부는 기지국에 구비된다.
상기 MCS 레벨 선택은, 상기와 같이 이동국으로부터 순방향 채널의 SNR을 feedback받아 기지국이 수행할 수도 있고, 추정된 순방향 채널의 SNR에 따라 이동국이 수행한 후 기지국으로 feedback할 수도 있다.As various multimedia services are required in a mobile communication system, a large capacity of transmission data and a high speed of data transmission are required. Therefore, finding a way to increase the capacity of a system by efficiently using a limited frequency has emerged as an urgent problem. In addition, since a larger capacity is required for the forward link than for the reverse link, many methods for increasing the capacity of the forward link have been proposed.
Adaptive Modulation Coding (AMC) Scheme is designed to increase the capacity of the forward link by estimating the forward channel characteristics and changing the encoding and modulation schemes according to the change of the forward channel characteristics to efficiently use limited radio resources. Technology.
1 is a block diagram showing the configuration of an adaptive modulation coding apparatus of a general mobile communication system.
An adaptive modulation coding apparatus of a general mobile communication system includes an AMC receiver which estimates a forward channel characteristic by using a received signal received through one receive antenna (ANT), feeds back the estimated forward channel characteristic, and demodulates and decodes the received signal. And an AMC transmitter that selects a level of a modulation coding scheme (MCS) according to the feedback forward channel characteristic and codes and modulates transmission data according to the selected MCS level.
The AMC receiver includes: a channel estimator (5) for estimating forward channel characteristics using a received signal received through one receiving antenna (ANT) and transmitting the estimated forward channel characteristics; A demodulator (4) for detecting a demodulation scheme according to the forward channel characteristics estimated by the channel estimator (5) and demodulating the received signal according to the demodulation scheme; A channel deinterleaver (7) for channel deinterleaving the received data demodulated by the demodulator (4); And a decoder 8 for decoding the received data output from the channel deinterleaver 7.
The AMC transmitter includes: a modulation coding selector (MCS selector) 6 for selecting an MCS level according to a forward channel characteristic transmitted from the AMC receiver; An encoder (1) for encoding transmission data according to a corresponding coding rate of the MCS level; A channel interleaver (2) for channel interleaving the transmission data encoded by the encoder (1) according to the MCS level; And a modulator 3 for modulating the transmission data output from the channel interleaver 2 according to the modulation scheme of the MCS level and then transmitting the transmission data through the transmission antenna ANT.
The AMC receiver is provided in the mobile station, and the AMC transmitter is provided in the base station.
The MCS level selection may be performed by the base station by receiving the SNR of the forward channel from the mobile station as described above, or may be fed back to the base station by the mobile station after performing the estimated SNR of the forward channel.

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이때, 상기 변조 코딩 선택기(MCS : Modulation Coding Scheme, 6)는, 도2에 도시된 바와 같이 4가지 경우를 고려하여 최적의 전송률을 낼 수 있도록 한다.
MCS 레벨1은 1/3 부호화율-QPSK 변조의 방식의 경우를, MCS 레벨2는 2/3 부호화율-QPSK 변조의 방식의 경우를, MCS 레벨3은 2/3 부호화율-8PSK 변조의 방식의 경우를, 그리고 MCS 레벨4는 2/3 부호화율-16QAM 변조 방식의 경우를 나타낸다.
이제, 상기와 같은 일반적인 이동 통신 시스템의 적응 변조 코딩 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
이동 단말의 AMC 수신부의 채널 추정기(5)는 수신 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 이용하여 순방향 채널의 특성을 추정하고, 추정된 순방향 채널의 특성은 이동 단말로부터 기지국의 AMC 송신부로 feedback된다.
이동 단말의 AMC 수신부의 복조기(4)는, 상기 추정된 순방향 채널 특성에 따라 복조 방식을 검출하고 검출된 복조 방식에 따라 상기 수신 신호를 복조한다. 복조된 수신 신호는 채널 디인터리버(7)와 디코더(8)를 거쳐 디코딩된다.
이동 단말의 AMC 수신부로부터 순방향 채널 특성이 feedback되면, 기지국의 AMC 송신부의 변조 코딩 선택기(6)는 상기 순방향 채널 특성에 따라 최적의 MCS 레벨을 선택하고, 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 인코딩, 채널 인터리빙, 변조가 수행된다.
AMC 송신부의 인코더(1)는, 상기 MCS 레벨의 해당 부호화율에 따라 송신 데이터를 인코딩하고, 채널 인터리버(2)는 인코딩된 송신 데이터를 상기 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙하며, 변조기(3)는, 상기 MCS 레벨의 해당 변조방식으로 상기 송신 데이터를 변조하고 변조된 송신 신호(송신 심볼)를 송신 안테나를 통해 송신한다.At this time, the modulation coding selector (MCS: Modulation Coding Scheme 6), as shown in Figure 2 allows to achieve the optimal transmission rate in consideration of four cases.
MCS Level 1 represents the case of 1/3 code rate-QPSK modulation, MCS Level 2 represents the case of 2/3 code rate-QPSK modulation, and MCS Level 3 represents 2/3 rate-8PSK modulation. For example, and MCS level 4 represents a case of 2/3 code rate-16QAM modulation.
Now, the operation of the adaptive modulation coding apparatus of the general mobile communication system as described above is as follows.
The channel estimator 5 of the AMC receiver of the mobile terminal estimates the characteristics of the forward channel using the received signal received through the receiving antenna, and the estimated forward channel characteristics are fed back from the mobile terminal to the AMC transmitter of the base station.
The demodulator 4 of the AMC receiver of the mobile terminal detects a demodulation scheme according to the estimated forward channel characteristic and demodulates the received signal according to the detected demodulation scheme. The demodulated received signal is decoded via the channel deinterleaver 7 and the decoder 8.
When the forward channel characteristic is fed back from the AMC receiver of the mobile terminal, the modulation coding selector 6 of the AMC transmitter of the base station selects an optimal MCS level according to the forward channel characteristic, and encodes and encodes a forward channel according to the selected MCS level. Interleaving, modulation is performed.
The encoder 1 of the AMC transmitter encodes the transmission data according to the corresponding coding rate of the MCS level, the channel interleaver 2 channel-interleaves the encoded transmission data according to the MCS level, and the modulator 3, The transmission data is modulated by the corresponding modulation scheme of the MCS level, and the modulated transmission signal (transmission symbol) is transmitted through the transmission antenna.

그러나, 상기 AMC는 단순히 채널조건에 따라 변조(Modulation)와 코딩 형태(Coding Scheme)만을 변화시킴으로써, 전송률 성능은 개선하지만 에러 성능을 개선 못하는 문제점을 지니고 있다.
한편, 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 이동통신 시스템에서 순방향 링크의 용량을 증대시키기 위해, 이동 단말의 안테나 수를 증대시키는 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 이동 단말의 경우 전력, 크기, 무게, 가격의 제약 때문에 많은 수의 안테나를 구비하는 것은 어렵다. 이에 반해, 기지국은 그러한 제약이 상대적으로 적으므로 그 대안으로 기지국의 안테나 수를 증가시키는 방법을 택할 수 있다. 이렇게 수신기 즉 이동 단말의 복잡도를 높이지 않고 송신기 즉 기지국의 복잡도를 높여서 순방향 링크의 통신 용량을 증대시키기 위한 방법들이 많이 연구되고 있으며, 그 중 하나로 송신 다이버시티 기술이 있다.
송신 다이버시티 기술은, 순방향 링크의 송신기(기지국) 측에 다수의 안테나를 설치하여 송신기(기지국)와 수신기(이동 단말) 사이에 다중 경로를 만들어 줌으로써 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻을 수 있는 방식이다.
이러한 송신 다이버시티 기술은 궤환 데이터(feedback data)의 유무에 따라 개루프 송신 다이버시티(open loop transmit diversity) 방식과 폐루프 송신 다이버시티(closed loop transmit diversity) 방식으로 나눌 수 있다. 개루프 송신 다이버시티 방식은 송신기 측이 feedback 데이터를 이용하지 않고 다수의 송신 안테나를 사용하여 일정 시간마다 송신 안테나를 변경하거나 혹은 간단한 부호화 기술 등을 사용하는 방식이다. 폐루프 송신 다이버시티 방식은 수신기측(이동 단말)으로부터 feedback된 채널에 관한 정보를 이용하여 송신기측(기지국)이 송신을 수행하는 방식이다.
개루프 송신 다이버시티 방식 중 하나로 공간 시간 송신 다이버시티(space time transmit diversity; STTD)가 있고, 폐루프 송신 다이버시티 방식 중 하나로 선택 송신 다이버시티(selective transmit diversity)가 있다.
먼저, STTD 방식에 대해 설명한다.
도3은 STTD를 이용한 송신기 구성의 일례를 보인다.
STTD 코딩을 이용한 송신기는, feedback 정보를 이용하지 않으며, 다이버시티 이득을 얻기 위해, 서로 직교인 경로(orthogonal path)를 통해 동일한 송신 심볼을 송신하는 STTD 인코더(STTD encoder)를 포함한다.
STTD 코딩을 이용한 송신기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
하나의 슬롯은 다수개의 심볼들로 구성되고, STTD 인코더는 한 슬롯 전체를 부호화한다. 그러나 설명의 편의를 위해 한 슬롯에서 두 심볼 구간을 STTD 부호화하는 경우를 설명한다.
S는 심볼을 의미하고 T는 심볼 구간(symbol duration)을 나타내며, 칩간격(chip time)이 Tc이고 확산이득(spreading gain)이 M일 때, Tc= T/M 의 관계를 가진다. Rpilot은 심볼의 개수가 R개인 파일롯 정보를 나타내고, Ndata는 심볼의 개수가 N개인 데이터를 나타낸다.
특정 시간 T에 S1이 입력되고, 2T에 S2가 입력되는 경우, STTD 인코더는, 시간 T에는 제1 안테나(Ant1)를 위하여 S1을 제2 안테나(Ant2)를 위하여 S2의 음수 켤레(minus conjugate)인 -S2 *를 출력한다. 또한 STTD 인코더는, 시간 2T에는 제1 안테나(Ant0)를 위하여 S2를 제2 안테나(Ant1)를 위하여 S1의 켤레(conjugate)인 S1 *을 출력한다.
송신기는 STTD 부호화된 제1 안테나의 심볼과 제2 안테나의 심볼을 각각 스프레딩(spreading)과 스크램블링(scrambling)을 수행한 후 다중 채널을 통해 송신한다.
따라서 STTD 코딩을 이용한 송신기는, 2T 시간 동안에 2개의 송신 심볼(S1, S2)을 송신하고, 이렇게 동일한 송신 심볼을 서로 직교인 경로를 통해 송신함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
STTD 디코딩을 이용한 수신기는 시간과 공간 영역(domain) 상에서 각 송신 안테나의 심볼을 구별하여 복조한다. 일례로, 2T 시간 동안에 2개의 송신 심볼이 STTD 코딩 후 송신되었다면, 2개의 송신 심볼을 STTD 디코딩하는 데에는 2T 시간이 걸린다.However, the AMC has a problem in that the performance is improved but the error performance is improved by simply changing the modulation and coding scheme according to channel conditions.
Meanwhile, in order to increase the capacity of the forward link in a mobile communication system for supporting a multimedia service, a method of increasing the number of antennas of a mobile terminal may be used. However, in the case of a mobile terminal, it is difficult to have a large number of antennas due to power, size, weight, and price constraints. In contrast, the base station has a relatively small such restriction, and may alternatively choose to increase the number of antennas of the base station. Thus, many methods for increasing the communication capacity of the forward link by increasing the complexity of the transmitter, that is, the base station without increasing the complexity of the receiver, the mobile terminal, and one of them is the transmit diversity technique.
In the transmission diversity technique, a diversity gain can be obtained by installing multiple antennas between a transmitter (base station) and a receiver (mobile terminal) by installing a plurality of antennas on the transmitter (base station) side of the forward link. to be.
The transmission diversity technique may be divided into an open loop transmit diversity scheme and a closed loop transmit diversity scheme according to the presence or absence of feedback data. The open loop transmit diversity scheme is a method in which the transmitter side uses a plurality of transmit antennas instead of using feedback data to change the transmit antenna at a predetermined time or uses a simple encoding technique. The closed loop transmission diversity method is a method in which a transmitter side (base station) performs transmission by using information about a channel fed back from a receiver side (mobile terminal).
One of the open loop transmit diversity schemes is space time transmit diversity (STTD), and one of the closed loop transmit diversity schemes is selective transmit diversity.
First, the STTD method will be described.
3 shows an example of a transmitter configuration using STTD.
A transmitter using STTD coding includes an STTD encoder that transmits the same transmission symbol through an orthogonal path to each other without using feedback information and to obtain diversity gain.
Referring to the operation of the transmitter using the STTD coding as follows.
One slot is composed of a plurality of symbols, and the STTD encoder encodes an entire slot. However, for convenience of description, a case of STTD encoding of two symbol intervals in one slot will be described.
S denotes a symbol, T denotes a symbol duration, and when chip time is Tc and spreading gain is M, Tc = T / M. R pilot represents pilot information having R symbols and N data represents data having N symbols.
The S 1 is input at a specific time T, if S 2 is input to the 2T, STTD encoder, time T, the first antenna in the S 2 negative pair to the second antenna (Ant2) of S 1 to the (Ant1) Prints (minus conjugate) -S 2 * . Also STTD encoder time 2T, the outputs of the S 1 of the first antenna pair (conjugate) of S 1 to the second antenna (Ant1) the S 2 to the (Ant0) *.
The transmitter performs spreading and scrambling on the symbol of the STTD-coded first antenna and the symbol of the second antenna, respectively, and then transmits it through multiple channels.
Therefore, a transmitter using STTD coding can obtain diversity gain by transmitting two transmission symbols S 1 and S 2 during a 2T time period and transmitting the same transmission symbols through orthogonal paths.
A receiver using STTD decoding distinguishes and demodulates a symbol of each transmit antenna on a time and space domain. In one example, if two transmission symbols were transmitted after STTD coding during 2T time, it takes 2T time to STTD decode the two transmission symbols.

다음, 도4는 STTD에 의한 수신 SNR(signal to noise ratio)을 보인 도면이다.
서로 직교인 경로를 통해 송신되는 신호를 하나의 수신 안테나를 통해 수신하는 수신기는, 어느 한 채널이 Null 상태에 빠지더라도 평균적으로 수신 SNR이 안정되는 효과가 있다.
다음으로 STD 방식에 대해 설명한다.Next, FIG. 4 is a diagram illustrating a received signal to noise ratio (SNR) by the STTD.
A receiver that receives signals transmitted through orthogonal paths through one reception antenna has an effect that the received SNR is stabilized on average even if any channel falls into a null state.
Next, the STD method will be described.

도5는 STD의 기본적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
수신기(이동 단말)가 순방향 채널 상태를 feedback하면, 송신기(기지국)는 순방향 채널 상태가 가장 양호한 송신 안테나를 선택하고 선택된 송신 안테나를 통해 송신 데이터(송신 슬롯)를 송신한다. 일례로, feedback된 순방향 채널 상태가 제1 안테나(Ant0)의 상태가 가장 양호함을 나타내면 송신기는 제1 안테나(Ant0)를 통해 0번 송신슬롯을 송신하고, 제2 안테나(Ant1)의 상태가 가장 양호함을 나타내면 송신기는 제2 안테나(Ant1)를 통해 1번 송신 슬롯을 송신한다. 이렇게 더 양호한 송신 안테나로 송신 슬롯을 송신함으로써, 송신기(기지국)는 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
그러나, 2개의 송신 안테나를 구비한 송신기(기지국)가 STD 방식을 통해 송신 데이터를 송신할 경우, 가장 양호한 송신 안테나로 1개의 송신 데이터를 송신하기 위해서는 T의 시간이 걸리고, 2개의 송신 데이터를 송신하기 위해서는 2T의 시간이 걸린다. 또한 STD를 이용한 수신기(이동단말)도, 1개의 데이터를 복조하기 위해서는 T의 시간이 걸리고 2개의 데이터를 복조하기 위해서는 2T의 시간이 걸린다.
따라서, STD 기술은, 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 에러 성능을 향상시킬 수 있지만, 전송률을 크게 향상시키지는 못하는 단점이 있다.5 is a view for explaining the basic operation of the STD.
When the receiver (mobile terminal) feeds back the forward channel state, the transmitter (base station) selects a transmit antenna having the best forward channel state and transmits transmission data (transmission slot) through the selected transmit antenna. For example, when the feedback forward channel state indicates that the state of the first antenna Ant0 is the best, the transmitter transmits a transmission slot 0 through the first antenna Ant0, and the state of the second antenna Ant1 is In the best case, the transmitter transmits the first transmission slot through the second antenna Ant1. By transmitting a transmission slot with this better transmission antenna, the transmitter (base station) can obtain diversity gain.
However, when a transmitter (base station) having two transmission antennas transmits transmission data through the STD scheme, it takes a time of T to transmit one transmission data with the best transmission antenna, and transmits two transmission data. It takes 2T time. Also, a receiver (mobile terminal) using STD takes a time of T to demodulate one data and a time of 2T to demodulate two data.
Therefore, the STD technique can obtain a diversity gain and improve error performance, but has a disadvantage in that the transfer rate cannot be greatly improved.

도6은 STD에 의한 수신 SNR을 보인 도면이다.
STD를 이용한 수신기는, 두 개의 송신 안테나(Ant0, Ant1) 중 수신상태가 더 좋은 송신 안테나로부터 신호를 수신함으로써, 수신 SNR이 안정된다.
도10은 STTD와 STD에 따른 에러 성능을 보인다.
다수개의 송신 안테나를 통해 동시에 송신되는 신호들을 averaging을 통해 수신하는 STTD의 경우보다, 가장 양호한 송신 안테나를 통해서만 송신되는 신호들을 수신하는 STD의 경우가, 더 좋은 수신 SNR을 가짐을 볼 수 있다. QPSK 경우이든 8PSK 경우이든 STTD의 경우보다 STD의 경우가 에러 성능이 더 좋음을 알 수 있다.6 shows a reception SNR by the STD.
The receiver using the STD receives a signal from a transmission antenna of which two reception antennas Ant0 and Ant1 have a better reception state, whereby the reception SNR is stabilized.
10 shows error performance according to STTD and STD.
It can be seen that the STD receiving signals transmitted only through the best transmission antenna has a better reception SNR than the STTD receiving signals transmitted simultaneously through multiple transmitting antennas through averaging. In case of QPSK or 8PSK, STD shows better error performance than STTD.

이렇게 STTD 방식과 STD 방식은 다이버시티 이득을 얻어 에러 성능을 향상시킬 수 있지만, 멀티미디어 서비스를 위한 전송률의 대폭적인 향상은 얻기 어려운 문제점이 있다.In this way, the STTD and STD methods can improve error performance by obtaining diversity gain, but there is a problem in that a significant improvement in transmission rate for multimedia services is difficult to obtain.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 향상된 에러성능과 순방향 링크 전송률을 얻기 위하여, AMC에 개방 루프 기법인 STTD와 폐쇄 루프 기법인 STD를 적용할 수 있는 장치와 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and in order to obtain improved error performance and forward link rate, an apparatus capable of applying an open loop scheme STTD and a closed loop scheme STD to AMC and The purpose is to provide a method.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수신 신호를 복호하여 순방향 채널 상태를 추정하는 수신기와; 상기 추정된 순방향 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하고, 서로 직교인 경로를 통해 송신 데이터가 송신될 수 있도록, 송신 데이터를 코딩하는 송신기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 수신 신호를 채널 보상하여 순방향 채널 상태를 추정하고, 상기 추정된 순방향 채널상태를 기초로 가장 양호한 순방향 채널을 선택하기 위한 안테나 선택 정보를 생성하며 상기 추정된 순방향 채널 상태 정보와 상기 안테나 선택 정보를 궤환(feedback)하는 수신기와; 상기 궤환된 순방향 채널 상태 정보에 따라 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하며, 상기 안테나 선택 정보에 따라 송신 안테나를 선택하고 선택된 송신 안테나로 송신 데이터를 송신하는 송신기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object includes a receiver for decoding the received signal to estimate the forward channel state; Select a MCS level according to the estimated forward channel state, code and modulate transmission data of a forward channel according to the selected MCS level, and transmit a transmitter to code the transmission data so that transmission data can be transmitted through a path orthogonal to each other; Characterized in that configured to include.
The present invention also estimates a forward channel state by channel-compensating a received signal, generates antenna selection information for selecting a best forward channel based on the estimated forward channel state, and calculates the estimated forward channel state information and the A receiver for feeding back antenna selection information; Selecting an MCS level according to the feedback forward channel state information, coding and modulating transmission data of a forward channel according to the selected MCS level, selecting a transmission antenna according to the antenna selection information, and transmitting transmission data to the selected transmission antenna Characterized in that it comprises a transmitter.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으며, 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Many specific details, such as specific processing flows, are set forth in the following description in order to provide a more general understanding of the invention, and it is to be understood by those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. Will be self explanatory.

그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도7은 본 발명의 일실시예에 의해 AMC 에 개방 루프 기법인 STTD를 통합하여 구성한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 구성을 보인다.
본 발명의 일실시예에 의한 이동통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치는, 수신 신호를 STTD 복호하여 순방향 채널 상태를 추정하는 수신기와; 상기 추정된 순방향 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조한 후 STTD 코딩을 통해 송신 심볼을 각 송신 안테나로 송신하는 송신기;를 포함하여 구성된다.
상기 수신기는 이동 단말에 위치하고, 상기 송신기는 기지국에 위치한다.
상기 수신기는, 하나의 수신안테나(Rx Ant)를 통해 수신되는 수신 심볼을 디스크램블링하는 디스크램블러(108)와; 상기 디스크램블된 수신 심볼을 왈쉬 복조(Walsh Demodulation)를 통해 despreading하는 왈쉬 복조기(109)와; 상기 despreading된 수신 심볼을 STTD 복호를 수행하는 STTD 디코더(110)와; 상기 STTD 복호된 수신 심볼을 이용하여 순방향 채널 상태를 SNR을 통해 추정하는 채널 상태 정보 추정기(111)와; 상기 STTD 복호된 수신 심볼을 soft decision을 이용하여 복조하는 복조기(113)와; 상기 복조된 수신 비트 데이터를 채널 디인터리빙하는 채널 디인터리버(114)와; 상기 채널 디인터리빙된 비트 데이터를 디코딩하여 수신 정보 비트(116)를 출력하는 MAP(Maximum A Posteriori) 디코더(115)를 포함하여 구성된다.
상기 STTD 디코더(110)는, 서로 직교인 경로를 통해 전송된 상기 수신 심볼을 시간과 공간 영역에서 각 송신 안테나별로 구별하여 복조한 후 averaging한다.
상기 송신기는, 상기 추정된 순방향 채널 상태 정보에 따라 MCS 레벨을 선택하는 MCS 레벨 선택기(112)와; 송신 정보 비트(101)를 상기 MCS 레벨 선택기(112)에서 선택된 MCS 레벨에 따라 터보 코딩하는 터보 인코더(102)와; 상기 코딩된 정보 비트를 상기 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙하는 채널 인터리버(103)와; 상기 채널 인터리빙된 정보 비트를 상기 MCS 레벨에 따라 constellation mapping을 통해 변조하는 변조기(104)와; 상기 변조된 송신 심볼을 STTD 코딩하는 STTD 인코더(105)와; 상기 STTD 코딩된 각 송신 안테나의 송신 심볼들을 왈쉬 변조를 통해 spreading하는 왈쉬 변조기(106)와; 상기 spreading된 송신 심볼들을 스크램블링하여 각 송신 안테나(Tx Ant0, Tx Ant1)로 동시에 송신하는 스크램블러(107)를 포함하여 구성된다.
상기 STTD 인코더(105)는, 시간과 공간 영역에서 서로 직교인 2개의 경로를 통해 상기 송신 심볼을 송신한다.
상기 MCS 레벨 선택기(112)는 상기 송신기에 포함될 수도 있고 상기 수신기에 포함될 수도 있으나, 여기서는 상기 MCS 레벨 선택기(112)가 상기 송신기에 포함된 경우에 대해 설명한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
수신기는, 하나의 수신 안테나(Rx Ant)를 통해 수신되는 신호를 STTD 복호하여 순방향 채널의 상태를 추정하고 추정된 순방향 채널 상태를 feedback한다. 송신기는, feedback된 순방향 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하고, 시간과 공간 영역에서 서로 직교인 경로를 통해 송신되도록 송신 심볼을 STTD 코딩한 후 각 송신 안테나로 송신한다.
좀더 상세히 설명한다.
일례로, 송신기가 2개의 송신 안테나(Tx Ant0, Tx Ant1)를 구비하고 수신기가 1개의 수신 안테나(Rx Ant)를 구비한 경우, 하나의 수신안테나(Rx Ant)를 통해 수신된 수신 심볼은 디스크램블러(108)와 왈쉬 복조기(109)를 거친 후 STTD 디코더(110)에 수신된다. STTD 디코더(110)는 수신된 수신 심볼을 시간과 공간 영역에서 각 송신 안테나별로 구별하여 복조하고 각 송신 안테나의 심볼들을 averaging한다. 따라서 임의의 송신 안테나에 의한 순방향 채널이 null 상태가 되더라도 수신 SNR이 안정되고, 송신 다이버시티 이득이 발생되며, 에러 성능이 향상된다.
채널 상태 정보 추정기(111)는 STTD 복조된 수신 심볼을 이용하여 순방향 채널의 SNR을 추정하고 수신기는 추정된 순방향 채널의 SNR을 feedback한다.
상기 수신기의 STTD 디코더(110)로부터 출력된 수신 심볼은 복조기(113), 채널 디인터리버(114), MAP 디코더(115)를 순차적으로 거쳐 수신 정보 비트 형태(116)로 출력된다.
한편, 수신기로부터 순방향 채널의 SNR이 feedback되면, 송신기의 MCS 레벨 선택기(112)는 상기 feedback된 순방향 채널의 SNR에 따라 MCS 레벨을 선택하는데, 여기서 SNR이 클수록 높은 코딩율과 더 정교한 변조 방식을 선택함으로써 SNR이 양호하면 전송률이 높아진다.
MCS 레벨 선택기(112)가 MCS 레벨 선택시 일례로 도2 및 도9를 참조할 경우, 순방향 채널의 SNR이 3.25dB 이상 7.25dB 이하인 경우, MCS 레벨 선택기(112)는 2/3 부호율의 코딩과 QPSK 변조방식을 선택하고, 순방향 채널의 SNR이 9.25dB 이상인 경우, MCS 레벨 선택기(112)는 2/3 부호율의 코딩과 16QAM 변조방식을 선택한다.
송신기의 터보 인코더(102)는 송신 정보 비트(101)를 상기 선택된 MCS 레벨의 부호율에 따라 터보 인코딩을 수행하고, 채널 인터리버(103)는 상기 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙을 수행하며, 변조기(104)는 상기 MCS 레벨의 변조 방식에 따라 상기 송신 심볼을 변조한다. 일례로, 상기 MCS 레벨이 MCS 레벨2일 경우, 2/3 부호율에 따라 터보 인코딩이 수행되며, QPSK 방식으로 변조가 수행된다.
STTD 인코더(105)는, 이렇게 적응 변조된 송신 심볼이 시간과 공간 영역에서 서로 직교인 2개의 경로를 통해 송신될 수 있도록, STTD 코딩을 수행한다.
왈쉬 변조기(106)는 STTD 코딩된 제1 송신 안테나(Tx Ant0)의 데이터와 제2 송신 안테나(Tx Ant1)의 데이터를 spreading한다. 스크램블러(107)는, 상기 spreading된 제1 송신 안테나(Tx Ant0)의 데이터와 제2 송신 안테나(Tx Ant1)의 데이터를 스크램블링한 후 제1 송신 안테나(Tx Ant0)와 제2 송신 안테나(Tx Ant1)로 송신한다. 따라서 하나의 송신 심볼은 서로 직교인 경로, 즉, 제1 송신 안테나(Tx Ant0)와 제2 송신 안테나(Tx Ant1)를 통해 송신된다.
이렇게 본 발명에 의한 송신 다이버시티 장치는, 순방향 채널의 SNR에 따라 코딩 및 변조 방식을 변경하고 순방향 채널의 SNR에 따라 적응적으로 코딩 및 변조된 송신 심볼들을 서로 직교인 2개의 경로를 통해 송신함으로써, 순방향 채널의 SNR이 클수록 순방향 채널의 전송률이 높아지고, 송신 다이버시티 이득을 얻을 수 있어, 전송 능력의 향상과 에러 성능의 향상을 동시에 얻을 수 있다.In addition, detailed description of well-known functions and structures which are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
First, FIG. 7 shows a configuration of a transmission diversity apparatus in a mobile communication system configured by integrating an open loop scheme STTD in AMC according to an embodiment of the present invention.
According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission diversity apparatus comprising: a receiver for STTD decoding a received signal to estimate a forward channel state; And a transmitter for selecting an MCS level according to the estimated forward channel state, coding and modulating transmission data of the forward channel according to the selected MCS level, and then transmitting a transmission symbol to each transmission antenna through STTD coding.
The receiver is located at the mobile terminal and the transmitter is located at the base station.
The receiver includes: a descrambler (108) for descrambling a received symbol received through one reception antenna (Rx Ant); A Walsh demodulator (109) for despreading the descrambled received symbol through Walsh demodulation; An STTD decoder (110) for performing STTD decoding on the despreaded received symbol; A channel state information estimator (111) for estimating a forward channel state through SNR using the STTD decoded received symbol; A demodulator (113) for demodulating the STTD decoded received symbol using a soft decision; A channel deinterleaver (114) for channel deinterleaving the demodulated received bit data; And a MAP (Maximum A Posteriori) decoder 115 for decoding the channel deinterleaved bit data and outputting received information bits 116.
The STTD decoder 110 discriminates and demodulates the received symbols transmitted through the orthogonal paths for each transmit antenna in the time and space domains and demodulates them.
The transmitter includes an MCS level selector (112) for selecting an MCS level according to the estimated forward channel state information; A turbo encoder (102) for turbo coding the transmission information bits (101) according to the MCS level selected by the MCS level selector (112); A channel interleaver (103) for channel interleaving the coded information bits according to the MCS level; A modulator (104) for modulating the channel interleaved information bits through constellation mapping according to the MCS level; An STTD encoder (105) for STTD coding the modulated transmit symbol; A Walsh modulator (106) for spreading the transmit symbols of each STTD coded transmit antenna through Walsh modulation; And a scrambler 107 which scrambles the spread transmission symbols and simultaneously transmits them to each of the transmission antennas Tx Ant0 and Tx Ant1.
The STTD encoder 105 transmits the transmission symbol through two paths orthogonal to each other in a time and space domain.
The MCS level selector 112 may be included in the transmitter or may be included in the receiver. Here, the case where the MCS level selector 112 is included in the transmitter will be described.
Referring to the operation of the transmit diversity apparatus in the mobile communication system according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
The receiver STTD decodes a signal received through one reception antenna Rx Ant to estimate a state of a forward channel and feedback the estimated forward channel state. The transmitter selects an MCS level according to the feedback forward channel state, codes and modulates transmission data of the forward channel according to the selected MCS level, and STTD-codes a transmission symbol to be transmitted through a path orthogonal to each other in a time and space domain. After that, transmit to each transmit antenna.
It is explained in more detail.
For example, when the transmitter has two transmit antennas Tx Ant0 and Tx Ant1 and the receiver has one receive antenna Rx Ant, the received symbol received through one receive antenna Rx Ant is decoded. After the scrambler 108 and the Walsh demodulator 109 are received by the STTD decoder 110. The STTD decoder 110 distinguishes and demodulates the received received symbol for each transmit antenna in a time and space domain, and averaging the symbols of each transmit antenna. Therefore, even if the forward channel of any transmission antenna becomes null, the reception SNR is stabilized, the transmit diversity gain is generated, and the error performance is improved.
The channel state information estimator 111 estimates the SNR of the forward channel using the STTD demodulated received symbol and the receiver feeds back the estimated SNR of the forward channel.
The received symbol output from the STTD decoder 110 of the receiver is sequentially output through the demodulator 113, the channel deinterleaver 114, and the MAP decoder 115 in the received information bit form 116.
On the other hand, when the SNR of the forward channel is fed back from the receiver, the MCS level selector 112 of the transmitter selects the MCS level according to the SNR of the fed forward channel, where the higher SNR selects a higher coding rate and a more sophisticated modulation scheme. As a result, if the SNR is good, the transmission rate is increased.
When the MCS level selector 112 refers to FIGS. 2 and 9 as an example when selecting the MCS level, when the SNR of the forward channel is 3.25 dB or more and 7.25 dB or less, the MCS level selector 112 codes at a 2/3 code rate. And the QPSK modulation scheme, and if the SNR of the forward channel is 9.25 dB or more, the MCS level selector 112 selects coding at 2/3 code rate and 16QAM modulation scheme.
The turbo encoder 102 of the transmitter performs turbo encoding on the transmission information bits 101 according to the code rate of the selected MCS level, the channel interleaver 103 performs channel interleaving according to the MCS level, and modulator 104 ) Modulates the transmission symbol according to the modulation scheme of the MCS level. For example, when the MCS level is MCS level 2, turbo encoding is performed according to a 2/3 code rate, and modulation is performed in a QPSK scheme.
STTD encoder 105 performs STTD coding so that this adaptively modulated transmit symbol can be transmitted over two paths that are orthogonal to each other in time and space domain.
The Walsh modulator 106 spreads the data of the STTD coded first transmit antenna Tx Ant0 and the data of the second transmit antenna Tx Ant1. The scrambler 107 scrambles the data of the spread first transmit antenna Tx Ant0 and the data of the second transmit antenna Tx Ant1 and then scrambles the first transmit antenna Tx Ant0 and the second transmit antenna Tx Ant1. To send). Accordingly, one transmission symbol is transmitted through a path orthogonal to each other, that is, the first transmission antenna Tx Ant0 and the second transmission antenna Tx Ant1.
Thus, the transmission diversity apparatus according to the present invention changes the coding and modulation scheme according to the SNR of the forward channel and transmits the transmission symbols adaptively coded and modulated according to the SNR of the forward channel through two orthogonal paths. The larger the SNR of the forward channel, the higher the rate of transmission of the forward channel, and thus the transmission diversity gain, so that the transmission capability and the error performance can be improved simultaneously.

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도8는 본 발명의 다른 실시예에 의해 AMC 에 폐쇄 루프 기법인 STD를 통합하여 구성한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치 구성을 보인다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 이동통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치는, 수신 신호를 채널 보상하여 순방향 채널 상태를 SNR을 통해 추정하고 상기 추정된 순방향 채널상태 정보와 송신 안테나 선택을 위한 안테나 선택 정보를 feedback하는 수신기와; 상기 feedback된 순방향 채널 상태 정보에 따라 순방향 채널의 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하며 상기 안테나 선택 정보에 따라 선택된 송신 안테나로 송신 데이터를 송신하는 송신기를 포함하여 구성된다.
상기 수신기는 이동 단말에 위치하고, 상기 송신기는 기지국에 위치한다.
상기 수신기는, 하나의 수신안테나(Rx Ant)를 통해 수신되는 수신 심볼을 채널 보상하는 채널 보상부(208)와; 상기 채널 보상된 수신 심볼을 이용하여 순방향 채널 상태를 추정하고 추정된 순방향 채널 상태를 기초로 송신 안테나 선택을 위한 안테나 선택 정보를 생성하는 채널 상태 추정부(channel state information estimator)(209)와; 상기 채널 보상된 수신 심볼을 디스크램블링하는 디스크램블러(211)와; 상기 디스크램블된 수신 심볼을 왈쉬 복조(Walsh Demodulation)를 통해 despreading하는 왈쉬 복조기(212)와; 상기 despreading된 수신 심볼을 soft decision을 이용하여 복조하는 복조기(213)와; 상기 복조된 수신 비트 데이터를 채널 디인터리빙하는 채널 디인터리버(214)와; 상기 채널 디인터리빙된 비트 데이터를 디코딩하여 수신 정보 비트(216)를 출력하는 MAP 디코더(215)를 포함하여 구성된다.
상기 송신기는, 상기 수신기에 의해 feedback된 순방향 채널 상태에 따라 순방향 채널의 MCS 레벨을 선택하는 MCS 레벨 선택기(210)와; 송신 정보 비트(201)를 상기 선택된 MCS 레벨에 따라 터보 코딩하는 터보 인코더(202)와; 상기 코딩된 정보 비트를 상기 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙하는 채널 인터리버(203)와; 상기 채널 인터리빙된 정보 비트를 상기 MCS 레벨에 따라 constellation mapping을 통해 변조하는 변조기(204)와; 상기 변조된 송신 심볼을 walsh function을 이용하여 spreading하는 왈쉬 변조기(205)와; 상기 spreading된 송신 심볼을 스크램블링하는 스크램블러(206)와; 상기 수신기에 의해 feedback된 안테나 선택 정보에 따라, 다수개의 송신 안테나들(Tx Ant0 ~ Tx Ant(N-1)) 중 가장 양호한 송신 안테나를 선택하고 선택된 송신 안테나로, 상기 스크램블링된 송신 심볼을 송신하는 안테나 선택부(207)를 포함하여 구성된다.
상기 MCS 레벨 선택기(210)는 상기 송신기에 포함될 수도 있고 상기 수신기에 포함될 수도 있으나, 여기서는 상기 MCS 레벨 선택기(210)가 상기 송신기에 포함된 경우에 대해 설명한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 의한 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
수신기는, 하나의 수신 안테나(Rx Ant)를 통해 수신되는 수신 심볼을 이용하여 채널 보상하여 순방향 채널의 SNR을 추정하고 추정된 순방향 채널의 SNR을 근거로 송신 안테나 선택을 위한 안테나 선택 정보를 생성하며 상기 추정된 순방향 채널의 SNR과 안테나 선택 정보를 feedback한다.
송신기는, 상기 feedback된 순방향 채널의 SNR에 따라 순방향 채널의 MCS 레벨을 선택하고 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하며 상기 feedback된 안테나 선택 정보에 따라 가장 양호한 SNR의 송신 안테나를 선택하고 선택된 송신 안테나로 송신 데이터를 송신한다.
좀더 상세히 설명한다.
수신기의 채널 보상부(208)는, 하나의 수신 안테나(Rx Ant)를 통해 수신된 수신 심볼을 채널 보상하고, 채널 상태 추정부(209)는, 채널 보상된 수신 심볼을 이용하여 순방향 채널의 SNR을 추정하고, 송신 데이터가 실린 순방향 채널과 논리적으로 연결된 idle 상태의 순방향 채널들 중 가장 양호한 상태의 순방향 채널(송신 안테나)을 선택하기 위한 안테나 선택 정보를 생성한다. 수신기는 추정된 순방향 채널의 SNR과 안테나 선택 정보를 feedback한다.
상기 수신기의 채널 보상부(208)로부터 출력된 수신 심볼은 디스크램블러(211), 왈쉬 복조기(212)를 거친 후 복조기(213)에서 복조된다. 복조된 수신 비트 데이터는 채널 디인터리버(214), MAP 디코더(215)를 순차적으로 거쳐 수신 정보 비트 형태(216)로 출력된다.
한편, 수신기로부터 feedback된 순방향 채널의 SNR을 이용하여 MCS 레벨 선택기(210)는 MCS 레벨을 선택하는데, 여기서 SNR이 클수록 높은 코딩율과 더 정교한 변조 방식을 선택함으로써, SNR이 클수록 전송률이 높아지게 된다. 상기 MCS 레벨 선택기(210)의 MCS 레벨 선택 방법은 상기 설명한 MCS 레벨 선택기(112)의 동작과 동일한 방법으로 수행되므로 상세한 설명은 생략한다.
송신기의 터보 인코더(202)는 송신 정보 비트(201)를 상기 선택된 MCS 레벨의 부호율에 따라 터보 인코딩을 수행하고, 채널 인터리버(203)는 상기 선택된 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙을 수행하며, 변조기(204)는 상기 MCS 레벨의 변조 방식에 따라 상기 송신 심볼을 변조한다. 일례로, feedback된 MCS 레벨이 MCS 레벨2일 경우, 2/3 부호율에 따라 터보 인코딩이 수행되며, QPSK 방식으로 변조가 수행된다.
왈쉬 변조기(205)는 변조된 송신 심볼을 Walsh function을 이용하여 spreading하고 스크램블러(206)는 spreading된 송신 심볼을 스크램블한다.
안테나 선택부(207)는, 상기 feedback된 안테나 선택 정보를 기초로 가장 양호한 SNR의 송신 안테나를 선택하고 선택된 송신 안테나로 상기 스크램블된 송신 심볼을 송신한다.
이렇게 본 발명에 의한 송신 다이버시티 장치는, 순방향 채널의 SNR에 따라 코딩 및 변조 방식을 변경하고 순방향 채널의 SNR에 따라 적응적으로 코딩 및 변조된 송신 심볼들을 순방향 채널의 SNR이 가장 양호한 송신 안테나로 송신함으로써, 순방향 채널의 SNR이 클수록 순방향 채널의 전송률도 높아지고 송신 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 전송 능력의 향상과 에러 성능의 향상을 동시에 얻을 수 있다.FIG. 8 shows a configuration of a transmission diversity apparatus in a mobile communication system in which an STC, which is a closed loop scheme, is integrated with AMC according to another embodiment of the present invention.
According to another aspect of the present invention, a transmission diversity apparatus in a mobile communication system estimates a forward channel state through SNR by channel compensation of a received signal, and estimates the estimated forward channel state information and antenna selection information for selecting a transmission antenna. A receiver that feeds back; A transmitter that selects an MCS level of a forward channel according to the feedback forward channel state information, codes and modulates transmission data of a forward channel according to the selected MCS level, and transmits transmission data to a transmission antenna selected according to the antenna selection information; It is configured by.
The receiver is located at the mobile terminal and the transmitter is located at the base station.
The receiver includes: a channel compensator (208) for channel compensating for a received symbol received through one reception antenna (Rx Ant); A channel state information estimator (209) for estimating a forward channel state using the channel compensated received symbol and generating antenna selection information for transmitting antenna selection based on the estimated forward channel state; A descrambler (211) for descrambling the channel compensated received symbol; A Walsh demodulator (212) for despreading the descrambled received symbol through Walsh Demodulation; A demodulator (213) for demodulating the despreaded received symbol using a soft decision; A channel deinterleaver (214) for channel deinterleaving the demodulated received bit data; And a MAP decoder 215 for decoding the channel deinterleaved bit data and outputting received information bits 216.
The transmitter comprises: an MCS level selector (210) for selecting an MCS level of a forward channel according to a forward channel condition fed back by the receiver; A turbo encoder (202) for turbo coding transmission information bits (201) according to the selected MCS level; A channel interleaver (203) for channel interleaving the coded information bits according to the MCS level; A modulator (204) for modulating the channel interleaved information bits through constellation mapping according to the MCS level; A Walsh modulator (205) for spreading the modulated transmit symbol using a walsh function; A scrambler 206 that scrambles the spread transmitted symbol; According to the antenna selection information fed back by the receiver, selecting the best transmission antenna among a plurality of transmission antennas Tx Ant0 to Tx Ant (N-1) and transmitting the scrambled transmission symbol to the selected transmission antenna. And an antenna selector 207.
The MCS level selector 210 may be included in the transmitter or may be included in the receiver. Here, the case where the MCS level selector 210 is included in the transmitter will be described.
The operation of the transmit diversity apparatus in the mobile communication system according to another embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
The receiver estimates the SNR of the forward channel by channel compensation using the received symbol received through one receive antenna (Rx Ant), and generates antenna selection information for transmitting antenna selection based on the estimated SNR of the forward channel. Feedback the SNR of the estimated forward channel and antenna selection information.
The transmitter selects an MCS level of a forward channel according to the SNR of the feedback forward channel, codes and modulates transmission data of the forward channel according to the selected MCS level, and selects a transmission antenna of the best SNR according to the feedback antenna selection information. Select and transmit the transmit data to the selected transmit antenna.
It is explained in more detail.
The channel compensator 208 of the receiver performs channel compensation on a received symbol received through one receive antenna (Rx Ant), and the channel state estimator 209 uses the channel compensated received symbol to SNR the forward channel. Estimates and generates antenna selection information for selecting the best forward channel (transmission antenna) among the idle forward channels logically connected to the forward channel carrying the transmission data. The receiver feeds back the estimated SNR of the forward channel and antenna selection information.
The received symbol output from the channel compensator 208 of the receiver is demodulated by the demodulator 213 after passing through the descrambler 211 and the Walsh demodulator 212. The demodulated received bit data is sequentially output through the channel deinterleaver 214 and the MAP decoder 215 in the received information bit form 216.
On the other hand, the MCS level selector 210 selects the MCS level by using the SNR of the forward channel fed back from the receiver, where the higher SNR selects a higher coding rate and a more sophisticated modulation scheme, so that the larger the SNR, the higher the transmission rate. Since the MCS level selection method of the MCS level selector 210 is performed in the same manner as the operation of the MCS level selector 112 described above, a detailed description thereof will be omitted.
The turbo encoder 202 of the transmitter performs turbo encoding on the transmission information bits 201 according to the code rate of the selected MCS level, the channel interleaver 203 performs channel interleaving according to the selected MCS level, and modulator ( 204 modulates the transmission symbol according to the MCS level modulation scheme. For example, when the feedback MCS level is MCS level 2, turbo encoding is performed according to a 2/3 code rate, and modulation is performed in a QPSK scheme.
The Walsh modulator 205 spreads the modulated transmission symbols using the Walsh function and the scrambler 206 scrambles the spread transmission symbols.
The antenna selector 207 selects a transmission antenna having the best SNR based on the feedback antenna selection information, and transmits the scrambled transmission symbol to the selected transmission antenna.
Thus, the transmission diversity apparatus according to the present invention changes the coding and modulation scheme according to the SNR of the forward channel, and transmits the transmission symbols adaptively coded and modulated according to the SNR of the forward channel as the transmission antenna having the best SNR of the forward channel. By transmitting, the larger the SNR of the forward channel, the higher the transmission rate of the forward channel and the transmission diversity gain can be obtained, thereby improving the transmission capability and the error performance.

도11은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치의 성능을 보여준다. AMC 경우보다는 AMC와 STTD를 결합한 경우가 throughput이 더 좋음을 알 수 있고, AMC와 STTD를 결합한 경우보다 AMC와 STD를 결합한 경우가 throughput이 더 좋음을 알 수 있으며, AMC와 STD를 결합한 경우에서 송신 안테나의 개수가 2개인 경우보다 송신 안테나의 개수가 4개인 경우가 throuphput이 더 좋음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치 및 방법은, 순방향 채널 품질에 따라 순방향 채널의 코딩 및 변조 방식을 변경하고 STTD 및 STD와 같은 송신 다이버시티 방식으로 송신 심볼을 송신함으로써, 순방향 채널의 전송률도 향상되고 동시에 송신 다이버시티 이득으로 인해 에러 성능의 향상까지도 얻을 수 있는 효과가 있다.11 shows the performance of the transmit diversity apparatus in the mobile communication system according to the present invention. It can be seen that the combination of AMC and STTD is better than that of AMC, and the throughput of AMC and STD is better than that of AMC and STTD. Throuphput is better when the number of transmitting antennas is four than when the number of antennas is two.
As described above, the apparatus and method for transmit diversity in a mobile communication system according to the present invention changes the coding and modulation scheme of the forward channel according to the forward channel quality, and transmits the transmission symbol in a transmit diversity scheme such as STTD and STD. By transmitting the signal, the transmission rate of the forward channel is improved, and at the same time, the error performance can be improved due to the transmission diversity gain.

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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치와 방법은 AMC에 개방 루프 기법인 STTD와 폐쇄 루프 기법인 STD를 적용할 수 있도록 함으로써 에러성능과 순방향 링크 전송률을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for transmit diversity in the mobile communication system of the present invention can improve error performance and forward link transmission rate by allowing an open loop scheme, STTD, and a closed loop scheme, STD, to be applied to AMC. .

Claims (12)

수신 신호를 복호하여 SNR을 통해 순방향 채널 상태를 추정하는 수신기와;A receiver for decoding a received signal and estimating a forward channel state through an SNR; 상기 추정된 순방향 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 선택하고, 선택된 MCS 레벨에 따라 순방향 채널의 송신 데이터를 코딩 및 변조하고, 서로 직교인 경로를 통해 송신 데이터가 송신될 수 있도록, 송신 데이터를 코딩하는 송신기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.A transmitter that selects an MCS level according to the estimated forward channel state, codes and modulates transmission data of the forward channel according to the selected MCS level, and codes the transmission data so that transmission data can be transmitted through a path orthogonal to each other Transmission diversity apparatus in a mobile communication system comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 수신기는, 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 심볼을 시간과 공간 영역에서 송신 안테나별로 구별하여 STTD 복호하는 STTD 디코더와;The receiver includes: a STTD decoder for performing STTD decoding by distinguishing a reception symbol received through one reception antenna for each transmission antenna in a time and space domain; 상기 STTD 복호된 수신 심볼을 이용하여 순방향 채널 상태를 추정하는 채널 상태 정보 추정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And a channel state information estimator for estimating a forward channel state using the STTD decoded received symbol. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 하나의 수신안테나를 통해 수신되는 수신 심볼을 디스크램블링하는 디스크램블러와;A descrambler for descrambling a received symbol received through the one reception antenna; 상기 디스크램블된 수신 심볼을 왈쉬 복조를 통해 despreading한 후 상기 STTD 디코더로 출력하는 왈쉬 복조기와;A Walsh demodulator for despreading the descrambled received symbol through Walsh demodulation and outputting the descrambled signal to the STTD decoder; 상기 STTD 복호된 수신 심볼을 soft decision을 이용하여 복조하는 복조기와;A demodulator for demodulating the STTD decoded received symbol using a soft decision; 상기 복조된 수신 비트 데이터를 채널 디인터리빙하는 채널 디인터리버와;A channel deinterleaver for channel deinterleaving the demodulated received bit data; 상기 채널 디인터리빙된 비트 데이터를 디코딩하여 수신 정보 비트를 출력하는 MAP 디코더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And a MAP decoder for decoding the channel deinterleaved bit data and outputting received information bits. 제 1 항에 있어서, 상기 송신기는,The method of claim 1, wherein the transmitter, 상기 수신기에 의해 추정된 순방향 채널 상태 정보에 따라 MCS 레벨을 선택하는 MCS 레벨 선택기와;An MCS level selector for selecting an MCS level according to the forward channel state information estimated by the receiver; 상기 선택된 MCS 레벨에 따라 송신 정보 비트를 터보 코딩하는 터보 인코더와;A turbo encoder for turbo coding transmission information bits according to the selected MCS level; 상기 코딩된 정보 비트를 상기 선택된 MCS 레벨에 따라 채널 인터리빙하는 채널 인터리버와;A channel interleaver for channel interleaving the coded information bits according to the selected MCS level; 상기 채널 인터리빙된 정보 비트를 상기 MCS 레벨에 따라 constellation mapping을 통해 변조하는 변조기와;A modulator for modulating the channel interleaved information bits through constellation mapping according to the MCS level; 변조된 송신 심볼이 시간과 공간 영역에서 서로 직교인 경로를 통해 송신되도록, 상기 송신 심볼을 STTD 코딩하는 STTD 인코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And a STTD encoder for STTD-coding the transmission symbols such that the modulated transmission symbols are transmitted over a path orthogonal to each other in a time and space domain. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 STTD 코딩된 각 송신 안테나의 송신 심볼들을 왈쉬 변조를 통해 spreading하는 왈쉬 변조기와;A Walsh modulator for spreading the transmission symbols of each STTD coded transmit antenna through Walsh modulation; 상기 spreading된 송신 심볼들을 스크램블링하여 각 송신 안테나로 송신하는 스크램블러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And a scrambler configured to scramble the spread transmission symbols and transmit the scrambled signals to respective transmission antennas. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 MCS 레벨 선택기는 상기 송신기 대신에 상기 수신기에 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And the MCS level selector can be included in the receiver instead of the transmitter. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수신기는 이동 단말에 위치하고, 상기 송신기는 기지국에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 장치.And said receiver is located at a mobile terminal and said transmitter is located at a base station. 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 송신 안테나 별로 복호하여 SNR을 통해 순방향 채널 상태를 추정하는 과정과;Estimating a forward channel state through SNR by decoding a received signal received through one receive antenna for each transmit antenna; 추정된 순방향 채널 상태에 따라 순방향 채널의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 과정과;Selecting a coding type and a modulation scheme of the forward channel according to the estimated forward channel state; 상기 선택된 순방향 채널의 코딩 형태와 변조 방식에 따라 송신 데이터를 코딩 및 변조하는 과정과;Coding and modulating transmission data according to a coding type and a modulation scheme of the selected forward channel; 다수의 송신 안테나를 통해 송신 데이터를 송신하는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 방법.Transmitting diversity data through a plurality of transmission antennas; transmitting diversity method in a mobile communication system, comprising: a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복호된 수신 신호를 복조하는 과정과;Demodulating the decoded received signal; 상기 복조된 수신 데이터를 채널 디인터리빙하는 과정과;Channel deinterleaving the demodulated received data; 상기 채널 디인터리빙된 수신 데이터를 MAP 디코딩하는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 방법.MAP decoding the channel deinterleaved received data; transmission diversity method in a mobile communication system, characterized in that it further comprises. 제 8 항에 있어서, 상기 송신하는 과정은,The method of claim 8, wherein the transmitting step, 상기 송신 데이터가 시간과 공간 영역에서 서로 직교인 경로를 통해 송신되도록 상기 송신 데이터를 STTD 코딩하는 과정과;STTD coding the transmission data such that the transmission data is transmitted through a path orthogonal to each other in a time and space domain; 상기 STTD 코딩된 송신 데이터를 송신 안테나별로 스프레딩하는 과정과;Spreading the STTD coded transmission data for each transmission antenna; 상기 송신 데이터를 스크램블링한 후 각 송신 안테나로 송신하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 방법.And transmitting the data to the transmit antenna after scrambling the transmitted data. 제 8 항에 있어서, 상기 복호는,The method of claim 8, wherein the decoding, 서로 직교인 2개의 경로를 통해 전송되는 송신 신호를 하나의 수신 안테나로 수신하고 시간과 공간 영역에서 송신 안테나별로 복호된 신호를 averaging하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 방법.A transmission diversity method in a mobile communication system, characterized by receiving transmission signals transmitted through two orthogonal paths with one reception antenna and averaging the decoded signals for each transmission antenna in a time and space domain. 제 8 항에 있어서, 상기 송신하는 과정은,The method of claim 8, wherein the transmitting step, 상기 추정된 순방향 채널 상태들 중 가장 양호한 송신 안테나를 선택하는 과정과;Selecting a best transmit antenna among the estimated forward channel conditions; 선택된 송신 안테나로 상기 송신 데이터를 송신하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 송신 다이버시티 방법.And transmitting the transmission data through the selected transmission antenna.
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